6060 అల్యూమినియం బిల్లెట్ల సజాతీయీకరణ సూత్రం

ఎక్స్‌ట్రాషన్‌ల యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలు ఆశించినంతగా లేకపోతే, సాధారణంగా బిల్లెట్ యొక్క ప్రారంభ కూర్పు లేదా ఎక్స్‌ట్రాషన్/వృద్ధాప్య పరిస్థితులపై దృష్టి కేంద్రీకరించబడుతుంది. సజాతీయీకరణ కూడా ఒక సమస్య కాగలదా అని కొంతమంది ప్రశ్నిస్తారు. వాస్తవానికి, అధిక-నాణ్యత ఎక్స్‌ట్రాషన్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి సజాతీయీకరణ దశ చాలా ముఖ్యమైనది. సజాతీయీకరణ దశను సరిగ్గా నియంత్రించడంలో వైఫల్యం దీనికి దారితీయవచ్చు:

●పెరిగిన బ్రేక్‌త్రూ ప్రెజర్

● మరిన్ని లోపాలు

●అనోడైజింగ్ తర్వాత స్ట్రీక్ టెక్స్చర్స్

●తక్కువ వెలికితీత వేగం

●పేలవమైన యాంత్రిక లక్షణాలు

సజాతీయీకరణ దశకు రెండు ప్రధాన ప్రయోజనాలు ఉన్నాయి: ఇనుము కలిగిన ఇంటర్‌మెటాలిక్ సమ్మేళనాలను శుద్ధి చేయడం మరియు మెగ్నీషియం (Mg) మరియు సిలికాన్ (Si) లను పునఃపంపిణీ చేయడం. సజాతీయీకరణకు ముందు మరియు తరువాత బిల్లెట్ యొక్క సూక్ష్మ నిర్మాణాన్ని పరిశీలించడం ద్వారా, వెలికితీత సమయంలో బిల్లెట్ బాగా పనిచేస్తుందో లేదో అంచనా వేయవచ్చు.

గట్టిపడటంపై బిల్లెట్ హోమోజనైజేషన్ ప్రభావం

6XXX ఎక్స్‌ట్రాషన్లలో, వృద్ధాప్యం సమయంలో ఏర్పడిన Mg- మరియు Si-రిచ్ దశల నుండి బలం వస్తుంది. ఈ దశలను ఏర్పరిచే సామర్థ్యం వృద్ధాప్యం ప్రారంభమయ్యే ముందు మూలకాలను ఘన ద్రావణంలో ఉంచడంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. Mg మరియు Si చివరికి ఘన ద్రావణంలో భాగం కావాలంటే, లోహాన్ని 530 °C కంటే ఎక్కువ నుండి త్వరగా చల్లబరచాలి. ఈ బిందువు కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, Mg మరియు Si సహజంగా అల్యూమినియంలో కరిగిపోతాయి. అయితే, ఎక్స్‌ట్రాషన్ సమయంలో, లోహం ఈ ఉష్ణోగ్రత కంటే తక్కువ సమయం మాత్రమే ఉంటుంది. అన్ని Mg మరియు Si కరిగిపోయేలా చూసుకోవడానికి, Mg మరియు Si కణాలు సాపేక్షంగా చిన్నవిగా ఉండాలి. దురదృష్టవశాత్తు, కాస్టింగ్ సమయంలో, Mg మరియు Si సాపేక్షంగా పెద్ద Mg₂Si బ్లాక్‌లుగా అవక్షేపించబడతాయి (Fig. 1a).

6060 బిల్లెట్లకు ఒక సాధారణ సజాతీయీకరణ చక్రం 2 గంటలకు 560 °C. ఈ ప్రక్రియలో, బిల్లెట్ 530 °C కంటే ఎక్కువ కాలం ఉండటం వలన, Mg₂Si కరిగిపోతుంది. చల్లబడిన తర్వాత, అది చాలా సూక్ష్మ పంపిణీలో తిరిగి అవక్షేపించబడుతుంది (Fig. 1c). సజాతీయీకరణ ఉష్ణోగ్రత తగినంతగా లేకుంటే లేదా సమయం చాలా తక్కువగా ఉంటే, కొన్ని పెద్ద Mg₂Si కణాలు అలాగే ఉంటాయి. ఇది జరిగినప్పుడు, వెలికితీత తర్వాత ఘన ద్రావణంలో తక్కువ Mg మరియు Si ఉంటాయి, దీని వలన గట్టిపడే అవక్షేపణల యొక్క అధిక సాంద్రతను ఏర్పరచడం అసాధ్యం - ఇది యాంత్రిక లక్షణాలను తగ్గిస్తుంది.

చిత్రం 1. పాలిష్ చేయబడిన మరియు 2% HF-ఎచెడ్ 6060 బిల్లెట్ల ఆప్టికల్ మైక్రోగ్రాఫ్‌లు: (ఎ) యాజ్-కాస్ట్, (బి) పాక్షికంగా సజాతీయపరచబడిన, (సి) పూర్తిగా సజాతీయపరచబడిన.

ఇనుము కలిగిన ఇంటర్‌మెటాలిక్స్‌పై సజాతీయీకరణ పాత్ర

ఇనుము (Fe) బలం కంటే పగులు దృఢత్వంపై ఎక్కువ ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. 6XXX మిశ్రమాలలో, Fe దశలు కాస్టింగ్ సమయంలో β-దశ (Al₅(FeMn)Si లేదా Al₈.₉(FeMn)₂Si₂) ను ఏర్పరుస్తాయి. ఈ దశలు పెద్దవిగా, కోణీయంగా ఉంటాయి మరియు వెలికితీతకు ఆటంకం కలిగిస్తాయి (Fig. 2aలో హైలైట్ చేయబడింది). సజాతీయీకరణ సమయంలో, భారీ మూలకాలు (Fe, Mn, మొదలైనవి) వ్యాప్తి చెందుతాయి మరియు పెద్ద కోణీయ దశలు చిన్నవిగా మరియు గుండ్రంగా మారుతాయి (Fig. 2b).

ఆప్టికల్ చిత్రాల నుండి మాత్రమే, వివిధ దశలను వేరు చేయడం కష్టం, మరియు వాటిని విశ్వసనీయంగా లెక్కించడం అసాధ్యం. ఇన్నోవల్‌లో, మేము మా అంతర్గత ఫీచర్ డిటెక్షన్ మరియు వర్గీకరణ (FDC) పద్ధతిని ఉపయోగించి బిల్లెట్ సజాతీయీకరణను లెక్కించాము, ఇది బిల్లెట్‌లకు %α విలువను అందిస్తుంది. ఇది సజాతీయీకరణ నాణ్యతను అంచనా వేయడానికి మాకు వీలు కల్పిస్తుంది.

చిత్రం 2. సజాతీయీకరణకు ముందు మరియు తర్వాత బిల్లెట్ల (ఎ) ఆప్టికల్ మైక్రోగ్రాఫ్‌లు.

ఫీచర్ డిటెక్షన్ మరియు వర్గీకరణ (FDC) పద్ధతి

Fig. 3a స్కానింగ్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ (SEM) ద్వారా విశ్లేషించబడిన పాలిష్ చేసిన నమూనాను చూపిస్తుంది. తరువాత Fig. 3b లో తెల్లగా కనిపించే ఇంటర్‌మెటాలిక్‌లను వేరు చేయడానికి మరియు గుర్తించడానికి గ్రేస్కేల్ థ్రెషోల్డింగ్ టెక్నిక్ వర్తించబడుతుంది. ఈ టెక్నిక్ 1 mm² వరకు ఉన్న ప్రాంతాల విశ్లేషణను అనుమతిస్తుంది, అంటే 1000 కంటే ఎక్కువ వ్యక్తిగత లక్షణాలను ఒకేసారి విశ్లేషించవచ్చు.

చిత్రం 3. (ఎ) సజాతీయ 6060 బిల్లెట్ యొక్క బ్యాక్‌స్కాటర్డ్ ఎలక్ట్రాన్ చిత్రం, (బి) (ఎ) నుండి వ్యక్తిగత లక్షణాలను గుర్తించింది.

కణ కూర్పు

ఇన్నోవల్ వ్యవస్థలో ఆక్స్‌ఫర్డ్ ఇన్‌స్ట్రుమెంట్స్ ఎక్స్‌ప్లోర్ 30 ఎనర్జీ-డిస్పర్సివ్ ఎక్స్-రే (EDX) డిటెక్టర్ అమర్చబడి ఉంది. ఇది గుర్తించబడిన ప్రతి పాయింట్ నుండి EDX స్పెక్ట్రాను వేగంగా ఆటోమేటిక్‌గా సేకరించడానికి అనుమతిస్తుంది. ఈ స్పెక్ట్రాల నుండి, కణ కూర్పును నిర్ణయించవచ్చు మరియు సాపేక్ష Fe:Si నిష్పత్తిని ఊహించవచ్చు.

మిశ్రమం యొక్క Mn లేదా Cr కంటెంట్‌పై ఆధారపడి, ఇతర భారీ మూలకాలను కూడా చేర్చవచ్చు. కొన్ని 6XXX మిశ్రమాలకు (కొన్నిసార్లు గణనీయమైన Mn తో), (Fe+Mn):Si నిష్పత్తిని సూచనగా ఉపయోగిస్తారు. ఈ నిష్పత్తులను తెలిసిన Fe- కలిగిన ఇంటర్‌మెటాలిక్‌లతో పోల్చవచ్చు.

β-దశ (Al₅(FeMn)Si లేదా Al₈.₉(FeMn)₂Si₂): (Fe+Mn):Si నిష్పత్తి ≈ 2. α-దశ (Al₁₂(FeMn)₃Si లేదా Al₈.₃(FeMn)₂Si): నిష్పత్తి ≈ 4–6, కూర్పును బట్టి ఉంటుంది. మా కస్టమ్ సాఫ్ట్‌వేర్ ఒక థ్రెషోల్డ్‌ను సెట్ చేయడానికి మరియు ప్రతి కణాన్ని α లేదా βగా వర్గీకరించడానికి, ఆపై సూక్ష్మ నిర్మాణంలో వాటి స్థానాలను మ్యాప్ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది (చిత్రం 4). ఇది సజాతీయ బిల్లెట్‌లో రూపాంతరం చెందిన α యొక్క సుమారు శాతాన్ని ఇస్తుంది.

చిత్రం 4. (ఎ) α- మరియు β-వర్గీకరించబడిన కణాలను చూపించే మ్యాప్, (బి) (Fe+Mn):Si నిష్పత్తుల స్కాటర్ ప్లాట్.

డేటా మనకు ఏమి చెప్పగలదు

ఈ సమాచారం ఎలా ఉపయోగించబడుతుందో చిత్రం 5 ఒక ఉదాహరణ చూపిస్తుంది. ఈ సందర్భంలో, ఫలితాలు నిర్దిష్ట ఫర్నేస్‌లో ఏకరీతిగా వేడి చేయలేదని లేదా బహుశా సెట్ పాయింట్ ఉష్ణోగ్రత చేరుకోలేదని సూచిస్తున్నాయి. అటువంటి సందర్భాలను సరిగ్గా అంచనా వేయడానికి, తెలిసిన నాణ్యత కలిగిన టెస్ట్ బిల్లెట్ మరియు రిఫరెన్స్ బిల్లెట్‌లు రెండూ అవసరం. ఇవి లేకుండా, ఆ మిశ్రమం కూర్పు కోసం అంచనా వేసిన %α పరిధిని స్థాపించలేము.

చిత్రం 5. పేలవంగా పనిచేసే సజాతీయీకరణ కొలిమిలోని వివిధ విభాగాలలో %α పోలిక.